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《一種高速線陣CCD圖像數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、第26卷第8期增刊儀器儀表學(xué)報2005年8月一種高速線陣CCD圖像數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)李明偉黃鴿劉靜茹(大連理工大學(xué)電信學(xué)院大連116023)摘要介紹了一種可用于小顆粒物質(zhì)色選的高速線陣CCD圖像數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。文中介紹了CCD傳感器元件RLl024P的驅(qū)動設(shè)計方法和采用圖像數(shù)字轉(zhuǎn)換器XRD98L59對CCD輸出信號進行高速A／D轉(zhuǎn)換的設(shè)計方法。設(shè)計全部采用Verilog語言進行硬件描述，并利用ISE4．2軟件對所設(shè)計的各部分電路進行仿真，最后對FPGA器件進行了編程和硬件的電路調(diào)試，實現(xiàn)了CCD圖像數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。該系統(tǒng)的設(shè)計新穎實用，技術(shù)指標(biāo)達到設(shè)計要求，它以其優(yōu)異的性能已
2、成功的應(yīng)用于色選系統(tǒng)中，并且得到了比較理想的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)。關(guān)鍵詞線陣電荷耦合器件圖像數(shù)據(jù)采集現(xiàn)場可編程門陣列ImageDataAcquisitionSysteminHigh—speedLinearCCDLiMingweiHuangGeLiuJingru(Dept．ofElectronicEngineering，DalianUniversityofTechnology，Dalian16023，China)AbstractAhigh—speedlinearCCDimagedataacquisitionsystemwasdesignedforcolorselectingo
3、ftinyparti—cle．TwotechniqueswerediscussedaboutdrivingtheCCDcamera-RL1024Pandhigh—speedA／DconversiononCCDoutputsignalbyusingimagedigitizerXRD98L59．ThehardwaredescriptionwastotallyrealizedbyusingVeriloglanguage．UsingISE4．2softwarehadcompletedthissimulationofeverycircuit．Afterprogramminga
4、nFPGAchipanddebuggingthehardwarecircuits，theCCDimagedataacquisitionsystemwasrealized．Thede—signisnovelandpractical。andthemaintechnicalspecificationshavebeenattained．Duetoitsexcellentproper—ties，thesystemhasbeensuccessfullyusedincolorselectorsystemtogainanidealdigitalimage．KeywordsLinea
5、rCCDImagedataacquisitionFPGA(Fieldprogramminggatearray)1引言CCD傳感器具有高精度、高分辨率、性能穩(wěn)定、功耗低、壽命長以及具有自掃描功能等特點，在自動精密測量等方面，得到廣泛應(yīng)用，文中以CCD技術(shù)結(jié)合FPGA技術(shù)，設(shè)計出了用于粒子流中個別粒子識別的高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。2系統(tǒng)工作原理和主要硬件組成系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示。CCD圖像傳感器既具有高靈敏的光電轉(zhuǎn)換功能，又具有光電信號的存儲和快速讀出功能，它通過一組時序脈沖驅(qū)動控制，可以實現(xiàn)對目標(biāo)圖像的實時光電轉(zhuǎn)換與信號讀出。RLl024P能夠滿足高靈敏光學(xué)傳感，高分辨率
6、空間采樣和高速信號讀出的要求，該系統(tǒng)設(shè)計的CCD工作速度為10MHz，輸出的視頻信號經(jīng)過相關(guān)雙采樣的XRD98L59圖像數(shù)字轉(zhuǎn)換器，進行高速的A／D轉(zhuǎn)換，將模擬信號實時地轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。CCD驅(qū)動時序發(fā)生器XCS40XL主時序控制數(shù)字轉(zhuǎn)換器驅(qū)動時序發(fā)生器生XRD98L59圖1系統(tǒng)構(gòu)成框圖RLl024P是PerkinElmer公司生產(chǎn)的P系列二相線陣1024象元攝像器件，每個光敏單的尺寸為14t-m長。它需要6路驅(qū)動信號，即復(fù)位信號，轉(zhuǎn)移信號，兩相第8期增刊一種高速線陣CCD圖像數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)717時鐘信號，光電信號，電子曝光控制信號。XRD98L59是Exar公司生產(chǎn)
7、的圖像數(shù)字轉(zhuǎn)換器，它是CCD視頻信號處理ASIC，包括相關(guān)雙采樣(CDS)，可編程增益放大(PGA)，可控制偏移校正等強大功能。其內(nèi)部集成了10bit分辨率，20MSPS的ADC。XCS40XL是Xilinx公司生產(chǎn)的SpartanXL系列的FPGA，它具有4萬個系統(tǒng)門，包括邏輯門和片內(nèi)RAM。系統(tǒng)時鐘可達80MHz。3系統(tǒng)總體設(shè)計在該設(shè)計中，系統(tǒng)的所有驅(qū)動和控制信號都是在ISE4．2開發(fā)環(huán)境下設(shè)計完成并經(jīng)編譯、校驗后下載到FPGA器件內(nèi)部的。其中主要包括線陣CCD驅(qū)動控制和XRD98L59A／D轉(zhuǎn)換控制和數(shù)據(jù)的讀取。3．1RLl024PCCD驅(qū)動電路設(shè)計CCD
